(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置に適用する露光品質制御方法であって、
前記露光装置として、リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム(real-time imaging performance control system)を含み、かつ、露光条件により、ウェハに対し露光動作を実行する露光装置を用いる露光品質制御方法であり、
焦点管理方法を用いて、前記露光装置の第一焦点を得るステップと、
前記第一焦点に基づいて、前記露光装置を調整するステップと、
前記第一焦点が第一所定範囲内にあるか判断するステップと、
前記第一焦点が前記第一所定範囲内にない時、前記第一焦点が前記第一所定範囲内になるまで、前記露光装置を調整するステップと、
前記調整後の第一焦点が前記第一所定範囲内にある時、前記リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、前記露光装置の第二焦点を得るステップと、
前記第二焦点に基づいて、前記露光装置を調整するステップと、
前記調整後の第一焦点が前記第一所定範囲内にあり、前記第二焦点を得た時、前記調整後の第一、及び、前記第二焦点の差が第一所定値より大きいか判断するステップと、
前記調整後の第一、及び、前記第二焦点の差が前記第一所定値より大きい時、前記調整後の第一、及び、前記第二焦点の差が前記第一所定値より小さくなるまで、前記露光装置を調整するステップと、
前記調整後の第一、及び、前記第二焦点の差が前記第一所定値より小さい時、前記リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、前記露光装置の第三焦点を得るステップと、
前記第三焦点に基づいて、前記露光条件を生成するステップと、
前記第三焦点が第二所定範囲内にあるか判断するステップと、
前記第三焦点が前記第二所定範囲内にある時、前記第三焦点と第一露光プロセスの第一設定値（offset）とを処理することで、前記露光条件を生成し、前記第三焦点と前記第一設定値の総和を、前記露光条件とし、前記第三焦点が前記第二所定範囲内にない時、予め設定された予設焦点と前記第一設定値とを処理することで、前記露光条件を生成し、前記予設焦点と前記第一設定値の総和を、前記露光条件とするステップと、
からなり、
前記焦点管理方法は、測定待ちのウェハに対し、塗布プロセス、露光プロセス、現像プロセス、及び、測定プロセスを実行すると共に、前記測定プロセスの測定結果に基づいて、前記第一焦点を得ること、および、
前記露光装置は光検出器を有し、該光検出器が受信する信号強度に基づいて、前記第二焦点を推測することを特徴とする露光品質制御方法。
【請求項２】
更に、
前記第三焦点をメモリユニット中に保存するステップと、
前記第一露光プロセスを実行した後、前記リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、前記露光装置の第四焦点を得るステップと、
前記第四焦点が前記第二所定範囲内にあるか判断するステップと、
前記第四焦点が前記第二所定範囲内にある時、前記第四焦点と第二露光プロセスの第二設定値とを処理することで、前記露光条件を生成し、前記第四焦点と前記第二設定値の総和を、前記露光条件とするステップと、を有することを特徴とする請求項１に記載の露光品質制御方法。
【請求項３】
前記第四焦点が前記第二所定範囲内にない時、前記第三焦点と前記第二設定値とを処理することで、前記露光条件を生成し、前記第三焦点と前記第二設定値の総和を、前記露光条件とすることを特徴とする請求項２に記載の露光品質制御方法。
【請求項４】
更に、
前記第一露光プロセス実行後、前記リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、前記露光装置の前記第四焦点を得るステップと、
前記第三、及び、前記第四焦点の差が、第二所定値より小さいか判断するステップと、
前記第三、及び、前記第四焦点の差が、前記第二所定値より小さい時、前記第四焦点と第二露光プロセスの第二設定値を処理して、前記露光条件を生成するステップと、
からなり、前記第四焦点と前記第二設定値の総和は、即ち、前記露光条件であることを特徴とする請求項２または３に記載の露光品質制御方法。
【請求項５】
前記第三、及び、前記第四焦点間の差が、前記第二所定値より大きい時、前記第三焦点と前記第二設定値とを処理することで、前記露光条件を生成し、前記第三焦点と前記第二設定値の総和を、前記露光条件とすることを特徴とする請求項４に記載の露光品質制御方法。 
【請求項６】
前記露光動作完成後、再度、前記第一、及び、前記第二焦点を得る場合、前記メモリユニットが保存するデータを消去することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の露光品質制御方法。
【請求項７】
単一のフォトマスクを利用して、前記リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、前記第二、及び、前記第三焦点を得ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の露光品質制御方法。
【請求項８】
更に、前記リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システムの自動補償功能を無効にするステップを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の露光品質制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御方法に関するものであって、特に、露光品質を制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製造工程の進展により、線幅(Line Width)の限界寸法(critical dimension、CD)、及び、焦点深度(depth of focus、DOF)が不断に緊縮している。露光後のイメージパフォーマンス(image performance)を維持するため、ウェハ(wafer)露光後、測定ポイントでＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸の功能の測定が行なわれる。Ｘ軸とＹ軸の測定は比較的容易であるが、Ｚ軸（露光装置の焦点 (focus))の功能の測定は容易ではない。
【０００３】
公知のＺ軸の功能の測定の方法は、時間を浪費し、且つ、即時性がない。例えば、公知の測定方法は、まず、塗布 (coater)、露光(exposure)、現像(development)、測定(measurement)を経て、やっと、Ｚ軸の功能を測定することができる。しかし、これらのステップの実行時間は０．５〜１時間に達する。
【０００４】
このように公知の測定方法は時間がかかるので、装置の管理人員は、日夜各一回だけしか測定できない。そのため、公知の測定方法では、Ｚ軸の変化が許容範囲内にあるか否かを即時に知ることができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、露光品質制御方法を提供し、上述の問題を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の露光品質制御方法は露光装置に適用され、露光装置は、リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム(real-time imaging performance control system)を含むものである。露光装置は、露光条件に基づいて、ウェハに対し露光動作を実行する。本発明の露光品質制御方法は、焦点管理方法を用いて、露光装置の第一焦点を得るステップと、第一焦点に基づいて、露光装置を調整するステップと、リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、露光装置の第二焦点を得るステップと、第二焦点に基づいて、露光装置を調整するステップと、リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム測定を行い、露光装置の第三焦点を得るステップと、第三焦点に基づいて、露光条件を生成するステップと、からなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、露光装置の調整時間が大幅に減少する。また、リアルタイムイメージングパフォーマンス制御システムの自動補償機能の使用が必要でなくなる。露光装置の焦点が最適な状態で維持される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の露光品質制御方法の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の露光品質制御方法のその他の実施例を示す図である。
【図３】本発明の露光品質制御方法のその他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の露光品質制御方法の一実施例を示す図である。本発明の制御方法は露光装置に適用される。露光装置は、露光条件に基づいて、ウェハに対し露光動作を実行する。本実施例中、露光装置は、ＮＩＫＯＮ社のリアルタイムイメージングパフォーマンス制御システム(real-time imaging performance control system、以下で「ＦＣ２」と称する)を含むものである。
【００１０】
まず、露光装置の第一焦点を得る（ステップＳ１１０）。本実施例中、焦点管理方法(focus management method)により、露光装置の第一焦点を得る。一実施例中、焦点管理方法は、測定待ちのウェハに対し、塗布プロセス、露光プロセス、現像プロセス、及び、測定プロセスを実行する方法であり、その後、測定プロセスの測定結果に基づいて、露光装置の第一焦点を得る。
【００１１】
続いて、露光装置の第一焦点に基づいて、露光装置を調整する（ステップＳ１２０）。一実施例中、ステップＳ１１０で得られる第一焦点が所望のものである場合、ステップＳ１２０は省略できる。ステップＳ１１０で得られる第一焦点が所望のものではない場合、ステップＳ１２０により、露光装置の焦点を調整する。一実施例中、露光装置のパラメータを調整することにより、露光装置の第一焦点を変化させる。
【００１２】
続いて、ＦＣ２測定を行い（ＦＣ２を用いて測定を行い）、露光装置の第二焦点を得る（ステップＳ１３０）。本実施例中、フォトマスクを利用し、ＦＣ２測定を行う。なお、露光装置のＦＣ２は、光検出器を有する。光検出器はウェハキャリアの表面に設置される。光検出器が受信する信号強度に基づいて、露光装置の最適な結像位置（即ち、第二焦点）を推測する。なお、ＦＣ２測定としては、特に限定されないが、たとえば、リアルタイムイメージング法による測定などが挙げられる。また、光検出器としては、光や電磁波を検出できるものであればよく、たとえば、ＦＣ２がテラヘルツ光発生手段を有している場合には、光検出器は、テラヘルツ光発生手段により発生されたテラヘルツ光を検出できるものとすることができるが、このような構成に特に限定されるものではない。
【００１３】
続いて、第二焦点に基づいて、露光装置を調整する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１３０で得られる第二焦点が所望のものである場合、ステップ１４０を省略することができる。ステップＳ１３０で得られる第二焦点が所望のものでない場合、ステップＳ１４０により、露光装置の焦点（即ち、第二焦点）を調整する。一実施例中、露光装置のパラメータを調整することにより、第二焦点を調整する功能を達成する。
【００１４】
その後、再度、ＦＣ２測定を行い、露光装置の第三焦点を得る（ステップＳ１５０）。本実施例中、ステップＳ１３０と同じフォトマスクを利用して、ＦＣ２測定を行う。第三焦点を得た後、第三焦点に基づいて、露光装置に必要な露光条件を生成する（ステップＳ１６０）。これにより、露光装置は、ステップＳ１６０により生成される露光条件に基づいて、ウェハキャリアのウェハに対し、露光プロセスを実行する。
【００１５】
図１で示される実施例中、ステップＳ１１０〜Ｓ１６０により、露光装置の焦点を正確に照準させて、露光品質を確保し、ステップＳ１５０とＳ１６０により、環境が露光装置の焦点に与える影響を補償する。
【００１６】
例えば、露光装置のレンズは、環境温度(temperature)、圧力(pressure)、露光時間(exposure)、波長(wavelength)、又は、レンズ加熱(lens heating)の影響により変化を生じ、露光装置の焦点を最適な状態に維持することができない。よって、毎回、露光プロセスを実行する前に、ステップＳ１５０とＳ１６０により、露光装置の焦点が環境要素によって変化するのを補償する。
【００１７】
また、毎回の露光プロセスの前に、ステップＳ１５０とＳ１６０を実行するのみでよく、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０は、月ごとのメンテナンス時だけ実行すればよいので、露光装置の調整時間が大幅に減少する。
【００１８】
ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の実行により、ＦＣ２の自動補償機能の使用が必要でなくなる。よって、その他の実施例として、ステップＳ１４０の前か後に、自動補償機能を無効にすることができる。
【００１９】
図２は、本発明の露光品質制御方法のもう一つの可能な実施例を示す図である。図２のステップＳ２１０、Ｓ２３０、Ｓ２５０は、それぞれ、図１のステップＳ１１０、Ｓ１３０、及び、Ｓ１５０と同じであるので、説明を省略する。
【００２０】
第一焦点を得た後（ステップＳ２１０）、第一焦点が第一所定範囲内にあるか判断する（ステップＳ２２１）。本実施例中、第一所定範囲は−０．０３μｍ〜＋０．０３μｍであるが、本発明はこれに限定されない。当該技術を熟知する者なら誰でも、実際の需要に応じて、第一所定範囲を設定することができる。
【００２１】
第一焦点が第一所定範囲内にない場合、露光装置を調整する（ステップＳ２２２）。その後、ステップＳ２１０を再度実行して、新しい第一焦点を得る。そして、再度、新しい第一焦点が第一所定範囲内にあるか判断する。新しい第一焦点が第一所定範囲内にない場合、露光装置の第一焦点が第一所定範囲内になるまで、ステップＳ２２２、Ｓ２１０、及び、Ｓ２２１を継続実行する。第一焦点が第一所定範囲内にある時、ステップＳ２３０を実行し、露光装置の第二焦点を得る（ステップＳ２３０）。
【００２２】
第二焦点を得た後、第一、及び、第二焦点の間の差が、第一所定値より大きいか判断する（ステップＳ２４１）。本実施例中、第一所定値は０．０３μｍであるが、本発明はこれに限定されない。当該技術を熟知する者なら誰でも、実際の需要に応じて、第一所定値を設定することができる。
【００２３】
第一、及び、第二焦点間の差が第一所定値より大きい時、露光装置を調整する（ステップＳ２４２）。露光装置の調整後、ステップＳ２３０を実行し、新しい第二焦点を得ると共に、再度、新しい第二焦点と第一焦点との間の差が第一所定値より大きいか判断する。大きい場合、第一、及び、第二焦点間の差が第一所定値より小さくなるまで、ステップＳ２４２を実行する。一実施例中、ステップＳ２４１とＳ２４２を複数回実行した後、露光装置の第二焦点が第一焦点に吻合する。
【００２４】
第一、及び、第二焦点間の差が第一所定値より小さい時、ＦＣ２測定を行い、第三焦点を得る（ステップＳ２５０）。本実施例中、ステップＳ２３０と同じフォトマスクを利用して、ＦＣ２測定を行う。ステップＳ２３０とＳ２５０とにおいて同じフォトマスクを使用して、ＦＣ２測定を行うため、ＦＣ２の焦点は最適な状態に維持される。
【００２５】
続いて、第三焦点が第二所定範囲内にあるか判断する（ステップＳ２６１）。可能な実施例中、第二所定範囲は−０．３μｍ〜＋０．３μｍであるが、本発明はこれに限定されない。
【００２６】
第三焦点が第二所定範囲内にある時、第三焦点と第一露光プロセスの第一設定値（offset）とを処理することで（ステップＳ２６２）、露光装置に必要な露光条件を生成する。一実施例中、ステップＳ２６１とＳ２６２は、自動フィードバックシステムにより実行される。
【００２７】
例えば、第三焦点を得た後、第三焦点は自動フィードバックシステムに提供される。自動フィードバックシステムは、ステップＳ２５０により得られる第三焦点に基づいて、操作焦点を生成し、操作焦点を露光装置にフィードバックして、露光装置が、操作焦点に基づいて、第一露光プロセスを実行することができる。可能な実施例中、操作焦点は、第三焦点と第一露光プロセスの第一設定値の総和であるが、本発明はこれに限定されない。
【００２８】
第三焦点が第二所定範囲内にない時、第一露光プロセスにおいて予め設定された第一設定値と予設焦点とを処理することで（ステップＳ２６３）、露光条件を生成する。第一設定値と予設焦点は予め設定される。一実施例中、ステップＳ２６３が生成する露光条件は、予設焦点と第一設定値の総和である。また、ステップＳ２６３は、上述のフィードバックシステムにより実行される。
【００２９】
図３は、本発明の露光品質制御方法のもう一つの可能な実施例を示す図である。図３で示されるステップＳ３１０〜Ｓ３６０は、図２のステップＳ２１０〜Ｓ２６３により代替することができる。図３で示されるステップＳ３１０〜Ｓ３６０が、図２のステップＳ２１０〜Ｓ２６３により代替される時、ステップＳ２６２かＳ２６３を実行完了後に、図３のステップ３７０を実行する。
【００３０】
図３のステップＳ３１０〜Ｓ３６０と図１のステップＳ１１０〜Ｓ１６０は相似しているので、ここでは、ステップＳ３１０〜Ｓ３６０の説明を省略する。図３を参照すると、第一露光条件を生成した後（ステップＳ３６０）、第三焦点をメモリユニット中に保存する（ステップＳ３７０）。
【００３１】
本実施例中、露光装置は、ステップＳ３６０により生成される第一露光条件に基づいて、第一露光プロセスを実行する。露光装置が第一露光プロセスを実行後、第三焦点をメモリユニット中に保存する。もう一つの実施例中、露光装置が第一露光プロセスを実行する前、第三焦点はメモリユニット中に保存される。
【００３２】
続いて、ＦＣ２測定を行い、露光装置の第四焦点を得る（ステップＳ３８０）。本実施例中、ステップＳ３３０、Ｓ３５０、及び、Ｓ３８０は、同じフォトマスクを利用して、ＦＣ２測定を行い、第二〜第四焦点を得る。しかし、別の露光装置に係る実施例においては異なるフォトマスクを使用することができる。
【００３３】
続いて、第四焦点が第二所定範囲内にあるか判断する（ステップＳ３９１）。本実施例中、ステップＳ３９１の第二所定範囲と図２のステップＳ２６１の第二所定範囲は相同である。第四焦点が第二所定範囲内にある時、第四焦点と第二露光プロセスの第二設定値とを処理することで（ステップＳ３９２）、第二露光条件を生成する。これにより、露光装置は、ステップＳ３９２により生成される第二露光条件に基づいて、第二露光プロセスを実行する。本実施例中、ステップＳ３９１〜Ｓ３９３は、自動フィードバックシステムにより実行される。この他、第二露光条件は第四焦点と第二設定値の総和で、第二設定値は第二露光プロセスが予め設定したものである。
【００３４】
第四焦点が第二所定範囲内にない時、第三焦点と第二設定値とを処理することで（ステップＳ３９３）、第二露光条件を生成する。一実施例中、ステップＳ３９３が生成する第二露光条件は、第三焦点と第二設定値の総和であるが、本発明はこれに限定されない。
【００３５】
ステップＳ３９１中、ステップＳ３８０で得られる第四焦点が第二所定範囲内にあるか判断し、その後、判断結果に基づいて、ステップＳ３９２かＳ３９３の実行を選択する。その他の実施例中、ステップＳ３９１は、ステップＳ３８０で得られた第四焦点、及び、ステップＳ３７０が保存する第三焦点に基づいて、露光装置の第二露光条件を生成する。
【００３６】
例えば、第三、及び、第四焦点の差が、第二所定値より小さい時、第四焦点と第二露光プロセスの第二設定値とを処理することで、第二露光条件を生成する（ステップＳ３９２）。第三、及び、第四焦点の間の差が、第二所定値より大きい時、第三焦点と第二設定値を処理して、第二露光条件を生成する（ステップＳ３９３）。
【００３７】
その他の実施例中、露光装置は第三露光プロセスの実行が必要な時、再度、ＦＣ２測定を行い、第五焦点を得ると共に、第五焦点に基づいて、第三露光条件を求める。第三露光条件の生成方法と第二露光条件の生成方法は相似しているので、説明を省略する。
【００３８】
上述の実施例中、ステップＳ３３０、Ｓ３５０、及び、Ｓ３８０と同じフォトマスクによりＦＣ２測定を行い、第五焦点を得る。この他、第五焦点を得る前、第四焦点をメモリユニット中に保存し、第五焦点を判断する基準とする。
【００３９】
図３中においては、第一、及び、第二焦点を確定後、複数回の露光プロセスを実行し、ステップＳ３１０〜Ｓ３４０を再実行する必要がない。よって、校正時間を大幅に減少させることができる。露光装置の焦点（第三か第四）の変化が大きすぎる場合、ステップＳ３１０〜Ｓ３４０を実行することにより、露光装置を再校正する。
【００４０】
一実施例中、ステップＳ３１０〜Ｓ３４０を再実行するとき、ステップＳ３１０〜Ｓ３４０の実行後か前に、メモリユニット中のデータを消去して、新しい焦点データを継続して保存する。これにより、露光装置の焦点が最適な状態で維持される。
【００４１】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図１】
0005480685.tif 000002
【図２】
0005480685.tif 000003
【図３】
0005480685.tif 000004